电子束诱导缺陷工程构建MIL-68(In)增强CO2光还原：揭示有机框架缺陷机制

本文创新性地开发了一种基于聚丙烯酸(PAA)的三重网络离子导电水凝胶，通过溶解纤维素(dCel)和芳纶纳米纤维(ANF)协同增强，以Al3+/Zn2+双金属离子为导电介质。该水凝胶兼具431.80 kPa的压缩强度和13.74 S/m的电导率，突破力学性能与导电性难以兼顾的瓶颈，为可穿戴传感器提供多功能集成解决方案。

　　

亮点解析

材料设计

通过AlCl₃-ZnCl₂双金属盐溶液实现纤维素溶解与自由基聚合同步进行，创新性构建PAA/dCel/ANF三重网络结构。高浓度Al³⁺/Zn²⁺通过离子水合作用促进组分均匀分散，同时赋予水凝胶离子导电性。

性能突破

该水凝胶展现多维优势：

1. 1.

   力学性能：动态氢键网络实现能量耗散，压缩强度达431.80 kPa

2. 2.

   环境适应性：Zn²⁺提供抗菌活性，双金属盐降低冰点至-40°C

3. 3.

   传感功能：可实现应变/压力/温度多模态信号检测

作用机制

• •

  空间多级氢键网络：PAA的羧基(-COOH)与dCel/ANF形成高强度物理交联

• •

  离子协同传导：Al³⁺/Zn²⁺在水合层中构建快速离子传输通道

• •

  抗菌机理：Zn²⁺破坏细菌膜蛋白结构导致胞内渗透压失衡

结论

本研究开创性地利用金属盐溶液双重功能（溶剂/导电介质），通过室温一步聚合法制备多功能水凝胶，为智能柔性电子器件开发提供新范式。

创新点总结

1. 1.

   溶剂工程：首次采用Al³⁺/Zn²⁺盐溶液同时溶解纤维素并引发聚合

2. 2.

   结构设计：三维互穿网络实现力学-电学性能协同提升

3. 3.

   应用拓展：集成传感模块可实时监测人体运动生理信号